メゾポーラス多孔体の蓄冷・熱交換器開発

利用介孔材料开发冷库和热交换器

• 批准号: 10875046
• 负责人: 和田 信雄
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 1999
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10875046/
• 关键词: 吸着; ヘリウム; 吸着エネルギー; 比熱; ナノ摩擦; 超音波吸収; メゾ多孔体; 等量吸着熱; 熱交換器

今年はFSM-16やTW-1の直径が18から28Aの1次元トンネルを持つメゾ多孔体におけるヘリウムの吸着特性を測定して,ヘリウム原子の吸着状態やその吸着エネルギーと圧縮率などを研究した.一定吸着量での吸着圧力の温度変化からは等量吸着熱が求まり,それから吸着原子の吸着エネルギーが求まる.シリカ基盤であるFSM-16のT=0Kにおける吸着エネルギーは,シリカ表面上で100K程度である.吸着量を増やしてヘリウムで細孔壁表面を覆いその上についたヘリウム原子では,約20Kである.この値はバルクの数倍程度の大きさである.このため10K程度での吸着ヘリウムの蓄熱効果は大きいと考えられる.温度を一定にした吸着圧力の吸着量依存からは,吸着ヘリウムの等温圧縮率が求まる.一方低温比熱でフォノン比熱を測定すれば断熱圧縮率が求まる.これらの比較から,1次元細孔壁の壁面に形成された吸着ヘリウム液体の存在とその運動状態が明らかになった.18A程度の細孔中でも吸着したヘリウムはバルク液体程度のmobilityを持っており,大きなエントロピーがあると結論づけることができる.ヘクトライト上4Heについては,超音波測定を行い,低温で吸着原子がスリップし,高温では吸着原子が基盤とともに振動する新規の現象を見いだした.これはシリコン基盤上でのAr原子などのナノ摩擦との関連で興味がもたれる.

This year, FSM-16 and TW-1 have a diameter of 18 A and a diameter of 28A. The adsorption characteristics of porous bodies are measured, and the adsorption state of atoms, adsorption life and compression ratio of porous bodies are studied. The temperature change of adsorption pressure for a certain adsorption quantity is different from that of adsorption heat, and the adsorption temperature of adsorption atom is different from that of adsorption heat. FSM-16 T=0K on the substrate, 100K on the surface. Sorption increases to about 20K on the surface of pore walls. The value of this is several times higher than the value of this. The heat storage effect of the adsorption system at 10K. Sorption pressure depends on adsorption capacity at a given temperature, and adsorption pressure depends on isothermal compression rate. The specific heat at low temperature is determined and the thermal compression ratio is calculated. In comparison, the formation of adsorption on the wall surface of the 1-dimensional pore wall and the existence of liquid and the state of motion in the pore of 18A degree are discussed. The new phenomenon of adsorption atom vibration at low temperature and adsorption atom vibration at high temperature can be seen in ultrasonic measurement. Argon atoms on the substrate are excited by friction.

项目成果

M. Hieda, M. Suzuki, K. Torii, H. Yano, and N. Wada: ""Decoupling of He Films Adsorbed on Two-dimensional Mesoporous Hectorite""J. Low Temp. Phys.. 113. 363-368 (1998)

M. Hieda、M. Suzuki、K. Torii、H. Yano 和 N. Wada：““吸附在二维介孔锂蒙脱石上的 He 薄膜的解耦””J.

M.Hieda 他: "Mechanical responses of helium films adsorbed on two-dimensional mesoporous hectorite"Physica. B265-264. 370-372 (1999)

M.Hieda 等人：“吸附在二维介孔锂蒙脱石上的氦膜的机械响应”Physica B265-264 (1999)。

H. Yano, S. Yoshizaki, S. Inagaki, Y. Fukushima, and N. Wada: "Observation of superfluid ^4He adsorbed in one-dimensional mesopores"J. Low Temp. Phys.. 110. 573-578 (1998)

H. Yano、S. Yoshizaki、S. Inagaki、Y. Fukushima 和 N. Wada：“超流体^4He 吸附在一维介孔中的观察”J。

N.Wada他: "Compressibility of ^4He Bose fluids adsorbed on one-dimensional 20Å-pores"Physica B. 284(掲載予定). (2000)

N. Wada 等人：“吸附在一维 20Å 孔上的 ^4He 玻色流体的可压缩性”Physica B. 284（即将出版）（2000 年）。

H.Yano他: "Calorimetric study of the quntum degeneracy of ^3He adsorbed on one-dimensional 18Å-pores"Physica B. 284(掲載予定). (2000)

H.Yano 等人：“吸附在一维 18Å 孔上的 ^3He 量子简并性的量热研究”Physica B. 284（即将出版）（2000 年）。